量子热力循环的性能优化研究

本项目研究量子热力循环（量子放大器、热声系统、量子热机、制冷机、热泵等）的有限时间热力学优化性能，在不可逆热力学与量子力学相结合的基础上，从求解系统的广义量子主方程入手，通过理论和计算机模拟研究，来探索优化量子热力系统设计和研制方案的新途径。在理论方面：建立量子热力循环的物理模型，导出量子热力循环的最优阶梯分布，通过引入温比指数，导出量子热力系统的有限时间热力学优化准则；通过在海森堡表象中直接求解广义量子主方程，导出不可逆量子热机（制冷机、热泵等）的输出功率（制冷率、泵热率等）和性能系数间的优化关系；研究量子气体偏离经典理想气体状态方程时的量子动力学行为以及对热力循环性能的影响。在实验方面：测试低温环境下工质的物性参数，分析工质量子性质对热力循环性能的影响；实测低温制冷系统的性能参数及其相互关系，修正理论模型。